工科生与理科生的区别

早先还是研究生的时候,老板的好基友,一个研究建筑和材料的老板,让我们老板帮忙测一个六轮车在越障时候各个轮子所受压力的变化。于是这种小事自然落到我们头上。

低年级的后辈负责制作应变片,我就开始着手AD采集和压力计算了。

谁能想到,后辈脑洞大开,搭出了一些风骚的电桥,让我看效果有何不同。

正常的电桥应该是这样:

结果我看到的电桥却是这样的:

以及这样的:

这其中大部分,从拓扑结构和电路原理角度来看,其实和正常电桥区别不是很大,分析起来结果也差不太多。不过其中有一种电桥让我着实思考了一阵子。就是下面这种的:

这是一种什么连接方式呢?就相当于,平面上四个点,用电阻值为R的电阻将所有的点都连了起来,如下图所示:

如果我想算其中某两点之间的电阻,比如 Rab ,要怎么算呢?

有一种办法,假设在A、B两点间加一个电压,那么就会发现,C、D两点是完全等电势的,也就是说C、D之间没有电流。所以电路等效为:

所以

实际上多观察一会儿就能发现,由于在三维空间中,A、B、C、D四个点地位完全相同,所以任意两点间的电阻都是R/2。

作为一个工科生,做到这一步已经十分心满意足了。

直到有一天遇到了一个理科生,完全是电路小白,向我请教一些问题。我在讲电路分析的时候无意提到了一下这个例子,让其自己回去算算这个四边形任意两点间电阻是多少。结果过了两天,给我一个这样的结果:

平面上凸多边形有N条边,用电阻为R的电阻将所有点两两相连,那么任意两点之间的电阻为:

2*R/N。所以四边形的情况下,N=4 ,电阻为 2*R/4 = R/2 。

看到这种结果确实是很震惊。后来想了一下,果然是这样的。比如下图这个五边形:

如果要求Rcd ,那么还是假设在CD之间加电压,这样就会发现A、B、E是等势点,于是简化成下图:

得到:

同理:

六边形的时候,任意两点间的电阻是:

七边形的时候,任意两点间的电阻是:

可以看出,每增加一个点, “ R// ”右侧的部分,分子增加一,所以最终结果就变成了 2*R/N 。

漂亮!

但是,我为什么没有想到呢?

私以为,工科生对于解决实际工程问题有很大的热情,但是这也消耗了大部分的精力。所以一般问题解决后,不再关注背后的数学和哲学问题。特斯拉和詹天佑都是伟大的工程师,却没有什么数学上的著名成就。但是受过良好训练的理科生,对于藏在现象背后的规律有异常敏锐的嗅觉,他们擅长剥茧抽丝,把常人看不到的深刻规律挖出来。像高斯,爱因斯坦,都是这种学者的杰出代表。

这大概就是工科生和理科生思维方式的差别吧。